مزيد من التفاصيل حول النشاط القوي للثقب الأسود الفائق القوس A*
– أخبار 29 سبتمبر 2019 –
القوس A ، وهو الثقب الأسود المركزي في درب التبانة ، عادة ما يكون هادئًا للغاية ، على الأقل بالنسبة لثقب أسود يضم عدة ملايين من كتل الطاقة الشمسية. لقد كان تحت المراقبة المنتظمة لمدة ربع قرن ، وكان يستخدم لضعف النشاط. ومع ذلك ، في مايو 2019 ، زاد سطوعها بشكل حاد لبضع ساعات. لقد أصبح أكثر إشراقا 75 مرة من المعتاد.
لشرح هذا النشاط القوي ، نعتقد أن الأمر قد انخفض نحو أفق الأحداث ، رهنا بالثقل الشديد للثقب الأسود الهائل. يتم تسريع هذه المسألة وتسخينها بشكل كبير ، ويرافقها وميض الإشعاع الحراري. في عام 2018 ، لاحظنا أن أحد النجوم التي تدور حول الثقب الأسود الهائل القوس ، والمسمى S2 ، قد اقترب منه. ربما يكون قد أزال الغازات والغبار الذي استغرق بضعة أشهر أخرى للوصول إلى أفق الحدث.
مرشح آخر يعرف باسم G2 يمكن أن يكون مسؤولا. ربما تكون G2 نجمة ثنائية. قد يكون الكائن قد مرّ بالقرب من القوس A* في عام 2014. مرة أخرى ، قد نفترض أنه فقد بعض الأمور التي استغرقت بضع سنوات أخرى قبل الوصول إلى الثقب الأسود.
كائن آخر لا نستطيع رؤيته ، على سبيل المثال مجموعة من الكويكبات ، من شأنه أن يجعل أيضًا مرشحًا جيدًا. يبقى أن نرى ما إذا كان هذا النشاط المتجدد والموعد المحدد أو ما إذا كان يشير إلى بداية دورة جديدة لهذا الثقب الأسود الهائل. في عام 2019 ، لوحظت قمتان مضيئتان أخريان ، على الرغم من أنهما أقل كثافة من تلك التي لوحظت في 13 مايو ، 2019. وبالتالي فإن الثقب الأسود المركزي لمجرتنا قد يسرع من وتيرة وجباته. هذه على أي حال فرصة لدراسة كيف يمكن أن يتطور نشاط الثقوب السوداء الهائلة وتأثيره على المجرات المضيفة.
السلوك غير العادي للثقب الأسود الهائل في وسط درب التبانة
– أخبار 20 أغسطس 2019 –
القوس A* ، كان الثقب الأسود الهائل الموجود في وسط درب التبانة فترة غاضبة للغاية. لوحظ بشكل مستمر تقريبًا لمدة 20 عامًا ، فإن هذا الثقب الأسود الهائل قد اعتادنا على سلوك مستقر إلى حد ما. ومع ذلك ، لبضع ساعات ، تضاعفت درجة سطوعها في الأشعة تحت الحمراء القريبة 75. وتم رصد الحدث في 13 مايو من قبل مرصد كيك الموجود في هاواي.
وقد شهد القوس A* بالفعل بعض الانفجارات من هذا النوع ولكن أبدا من هذه الكثافة. وذكر تفسيرات عدة. قد يكون هذا اختلافًا طبيعيًا ونادرًا بالنسبة للثقب الأسود الهائل. يجب إدراج هذا النوع من الأحداث في نماذج سلوكه. ولكن هناك احتمال آخر.
قد تكون البيئة المباشرة للثقب الأسود من الاضطرابات. نحن نعلم أن القوس A* يدور عن كثب من قبل بعض النجوم وغيوم الغبار. قد يكون توازن الجاذبية الهش قد انزعج ، مما قد يؤدي إلى انخفاض المواد في قرص التزايد من الثقب الأسود ، وذروة السطوع المرصودة. من المحتمل أن يتم فهم هذا النوع من الأحداث بشكل أفضل من خلال الاستمرار في مراقبة القوس A أو من خلال إنتاج صورة لأفق الحدث.
ثقب أسود هائل يتكون من 40 مليار كتلة شمسية في وسط مجرة Holmberg 15A
– أخبار 20 أغسطس 2019 –
مجرة درب التبانة هي مجرة كبيرة إلى حد ما مقارنة بتلك التي يمكننا ملاحظتها من حولنا. في مركزه ، يشير مصدر راديو قوي جدًا إلى وجود ثقب أسود فائق الكتلة بكتلة تقدر بأربعة أضعاف كثافة الشمس. إذا كانت هذه الأرقام تجعلك تشعر بالدوار ، فسوف تحب التعرف على الثقب الأسود الهائل الذي يقع في وسط مجرة Holmberg 15A ، التي تتطور على بعد 700 مليون سنة ضوئية من النظام الشمسي.
وتسمى هذه المجرة المجرة العملاقة الفائقة. أكبر بكثير وضخمة من درب التبانة ، لذلك فإن ثقبه الأسود المركزي يفرض أيضًا القوس أكبر من A. قدرت كتلتها عدة مرات بطرق غير مباشرة. تتراوح التقديرات بين ملياري و 310 مليارات كتلة شمسية.
لفهم هذا الوحش الكوني بشكل أفضل ، لاحظه فريق من علماء الفلك لمدة ليلتين باستخدام أداة MUSE المثبتة على تلسكوب كبير جدًا (VLT) في تشيلي. سمح لهم ذلك بتقدير سرعات دوران النجوم التي تتحرك بالقرب من هذا الثقب الأسود. إنه مقياس أكثر مباشرة وبالتالي أكثر دقة من تلك التي نفذت من قبل.
من خلال هذه المعلومات ، قاموا بنمذجة كتلتها ووصلوا إلى الرقم المذهل البالغ 40 مليار كتلة شمسية. إنه ثقب أسود أكبر بعشرة آلاف مرة من المختبئ العملاق في وسط درب التبانة. على هذا المقياس ، يفضل بعض علماء الفلك الحديث عن ثقوب سوداء ضخمة للغاية.
يقدر أن أكبرها هو الذي يختبئ داخل المجرة TON 618. وتقدر كتلته بـ 66 مليار كتلة شمسية. ومع ذلك ، فإن طريقة القياس أقل موثوقية من طريقة Holmberg 15A. وبالتالي يمكن أن يفقد تاجه في خيار التقديرات الجديدة.
يبقى أن نفهم كيف وصلت الثقوب السوداء الهائلة إلى مثل هذه الكتلة المجنونة. قد يكون Holmberg 15A نتيجة اندماج مجرتين كبيرتين أو أكثر. يمكننا بعد ذلك أن نتساءل عما إذا كان هناك حد لعملية التراكم هذه. ربما سنكتشف ذات يوم ثقوبًا سوداء لمئات المليارات من الكتل الشمسية.
تم الكشف عن الصورة الأولى للثقب الأسود الهائل
– أخبار 11 أبريل 2019 –
Event Horizon Telescope يحقق إنجازًا فائق الدقة
كشفت Event Horizon Telescope عن الصورة الأولى لثقب أسود في وسط مجرة M87. إنه ثقب أسود هائل للغاية ، يقع على بعد حوالي 55 مليون سنة ضوئية منا. نقدر أن أفق الحدث الخاص به يمتد لمسافة 1.5 يوم ضوئي. هذا القطر الكبير جداً يرجع إلى كتلته المكافئة لـ 6.5 مليار مرة من كتلة الشمس.
نصف قطرها الظاهري هو حوالي 10 ميكروثانية من القوس. عندما تراقب القمر من الأرض ، يبلغ قطرها الزاوي نصف درجة ، وهذا يعني أن الزاوية التي شكلتها هاتان الحافتان وعيناك تأخذ هذه القيمة. في علم الفلك ، نلاحظ أشياء صغيرة جدا. غالبًا ما يكون نصف قطر الزاوي أقل من درجة واحدة. لذلك ، يتم استخدام وحدات أكثر دقة لوصف هذه الزوايا الصغيرة.
دقيقة واحدة من قوس يمثل واحد وستين درجة ، وثانية واحدة من قوس يمثل واحد وستين من دقيقة واحدة من قوس. يظهر الكائن الذي يجعل ثانية قوس صغيرة. ومع ذلك ، لا يزال من الضروري تقسيم هذه الزاوية على مائة ألف لتمثيل نصف قطر الثقب الأسود المركزي M87 الذي يُرى من الأرض.
وبالمقارنة ، فإن الثقب الأسود الهائل في وسط مجرة M87 يظهر لنا بعشرات ملايين المرات أصغر من القمر. يتجاوز هذا النوع من المراقبة قدرات James Webb Telescope أو حتى التداخل البصري الأفضل. لهذا السبب كان من الضروري إنشاء مقياس تداخل لاسلكي ضخم تمتد خطوطه الأساسية على بعد آلاف الكيلومترات.
يؤكد الثقب الأسود الهائل في M87 نظرية أينشتاين
لم ير Event Horizon Telescope حقًا الثقب الأسود الهائل. في الواقع ، لا يسمح الثقب الأسود بأي معلومات بالهروب. لذلك لا يوجد شيء يمكن رؤيته حرفيًا ، لا في المجال البصري ولا في مجال الراديو. المحيط المباشر للثقب الأسود مثير للاهتمام للغاية ولا يمكن ملاحظته مباشرة. تم تصوير ومحاكاة الظواهر الفيزيائية التي تحدث بالقرب من الثقوب السوداء. وقد ولد هذا تمثيل الثقوب السوداء التي يمكن رؤيتها في أفلام مثل Interstellar.
لإنشاء هذه الأفلام في هوليوود ، عمل فريق من ثلاثين عالمًا لمدة عام باستخدام آلاف أجهزة الكمبيوتر. أبحاثهم ومحاكاة أعمالهم أسفرت حتى عن منشور علمي. حتى إذا تم تعديل الثقب الأسود في هذا الفيلم مقارنة بنتائج عمليات المحاكاة ، فهو يمثل تمثيلًا جيدًا لما كنا سنراه إذا كنا قريبين من الثقب الأسود.
طور العلماء الذين يعملون على Event Horizon Telescope محاكاة أخرى استنادًا إلى النسبية العامة لأينشتاين ، وهي النظرية التي تصف فهمنا للفضاء والوقت والجاذبية. ملاحظات Event Horizon Telescope هي أيضا اختبار. الاهتمام الحقيقي للمشروع هو اختبار نظرية أينشتاين التي صيغت منذ أكثر من 100 عام في أكثر الظروف تطرفًا المعروفة. هناك أيضًا الكثير من المعلومات التي يجب جمعها في الثقب الأسود الهائل في مجرة M87 ، مثل الظواهر التي تولد قرص التراكم الخاص به.
كيف يمكن تفسير هذه الصورة الأولى من ثقب أسود هائل؟
قد تبدو الصورة الأولى للثقب الأسود الهائل قليلاً لطيفة مقارنة بالثقب الأسود لفيلم Interstellar. انه يعطي معلومات مهمة جدا. ويؤكد أن الثقوب السوداء موجودة. كان لدينا دليل يسير في هذا الاتجاه ، خاصة منذ ظهور استخدام علم الفلك لموجات الجاذبية. الآن ، بالتأكيد ، توجد ثقوب سوداء. هذه الأشياء التي تنبأت بها الفيزياء لعقود قد تم تصويرها في النهاية. نحن الآن متأكدون أيضًا من أن مركز معظم المجرات يشغلها ثقب أسود هائل.
إن صورة الثقب الأسود الهائل في وسط مجرة M87 هو بالضبط ما توقعناه. تتكون الحلقة المضيئة ، وهي قرص التزايد في الثقب الأسود ، من مواد تم تسخينها إلى ملايين الدرجات بواسطة حقل الجاذبية الاستثنائي للثقب الأسود. هذه المواد تدور حول الثقب الأسود في جزء صغير من سرعة الضوء. يبدو الجزء السفلي من هذه الحلقة أكثر إشراقًا من الجزء العلوي لأن المادة المتداولة في الحلقة تخضع لتأثير دوبلر. يتم تحريك الجزء المتحرك نحونا باتجاه اللون الأزرق ويظهر أكثر إشراقًا ، بينما يتم تحريك الجزء الذي يتحرك بعيدًا عنا نحو اللون الأحمر. وبالتالي ، فإن هذا التمييز يرجع فقط إلى موقف المراقب. قرص تراكم الثقب الأسود الهائل على الأرجح متجانسة.
في هذه الصورة نرى الثقب الأسود المركزي M87 من موقع قريب من أحد أقطابها. هذا هو السبب في أننا لا نرى قرص التراكم يعبر منطقة الظل كما هو الحال في الثقب الأسود الشهير لفيلم Interstellar. في منتصف هذه المنطقة الغامضة هو أفق الأحداث ، غير مرئية. قطرها أصغر من المهمة المركزية. على حافة ذلك هو آخر مدار مستقر حول الثقب الأسود. ينتهي كل المواد التي تعبر هذا الحد بالتساقط بسرعة كبيرة نحو أفق الأحداث. إنها نقطة اللاعودة التي لا يمكن بعدها الهروب منها.
نراكم في عام 2020 للحصول على صورة ثانية
الثقب الأسود المركزي في M87 ضخم للغاية. يمكن أن يصلح نظامنا الشمسي بالكامل في منطقة الظل الخاصة به. القوس A ، ثقب أسود ضخم من درب التبانة ، هو الهدف الآخر ل Event Horizon Telescope. يمكننا اكتشاف الصورة الأولى لـ القوس في الأسابيع أو الأشهر المقبلة.
لسوء الحظ ، ليس من السهل تنظيم ملاحظات Event Horizon Telescope. تمت صياغة فكرة تصوير ظل الثقب الأسود مع قياس التداخل اللاسلكي الأساسي الطويل جدًا في عام 1999. استغرق الأمر عشرين عامًا من العمل لتحقيق هذه النتيجة ، بما في ذلك عامين فقط لمعالجة البيانات من تسلسل المراقبة لعام 2017. منذ ذلك الحين ، لم تعمل التلسكوبات الراديوية الثمانية للمشروع معًا مرة أخرى. كانت الظروف الجوية صعبة في عام 2018 وكان لا بد من إلغاء ملاحظات 2019 بسبب صعوبات تقنية.
والخبر السار هو أنه سيتم تجربة التجربة مرة أخرى من عام 2020 ، مع مراصد جديدة لتكملة تلك المستخدمة بالفعل ، والتي من شأنها تحسين دقة الصورة. فقط الثقوب السوداء الفائقة السطوع ساطعة بما يكفي لتصويرها بواسطة مثل هذا الجهاز. M87 و القوس A * سيظلان بالتالي هدفين رئيسيين.
يحاول التلسكوب الكبير جدا تحديد ثقب أسود فائق
– أخبار 7 أغسطس 2018 –
لأكثر من قرن ، حلّت نظرية النسبية العامة محل قانون الجذب العالمي في فهمنا للجاذبية. في الغالبية العظمى من الحالات ، تقدم النظريتان تنبؤات متشابهة. لذلك من الممكن تفسير تحركات معظم الأجرام السماوية باستخدام الجاذبية النيوتونية فقط. ولكن عندما تصبح الجماهير والسرعات كبيرة جدًا ، فإن التأثيرات النسبية لها تأثير. فقط نظرية آينشتاين تجعل من الممكن القيام بتوقعات صحيحة. في الوقت الحالي ، لم ننجح في تناقض النسبية العامة. حتى أن هذه النظرية نجحت في اجتياز اختبار جديد في 27 يوليو.
سيتم التحقق من التنبؤات النسبية العامة أساسا في البيئات القاسية ، مثل ذلك من ثقب أسود فائق. وعلى أي حال ، فإن انعكاس كونسورتيوم من الباحثين تجمع حول تجربة Gravity. يوجد في مركز مجرتنا مصدر راديو مكثف يدعى Sagittarius A *. يرتبط بدقة مع ثقب أسود فائق. من المستحيل مراقبة هذا الثقب الأسود مباشرة لأن الثقوب السوداء لا تسمح لأي موجة كهرمغنطيسية بالهروب. ولذلك ركز كونسورتيوم الجاذبية على مسار نجم في المنطقة المجاورة مباشرة للثقب الأسود ، ودعا S2. هذا النجم هو أسير حقل الجاذبية الوحشي لـ Sagittarius A * وهو يقترب أكثر من الثقب الأسود الهائل. تصل سرعته المدارية إلى 8000 كيلومتر في الثانية ، وهي سرعة كافية لجعل التأثيرات التي تتنبأ بها نظرية النسبية العامة قابلة للاكتشاف.
ولذلك ، فقد استخدمت المرايا الضخمة للتلسكوب الكبير جداً (VLT) وأجهزتها الحديثة لتتبع S2 بدقة لم يسبق لها مثيل. تتنبأ نظرية آينشتاين بأن حقول الجاذبية القوية تنتج تحولا نحو اللون الأحمر من مصادر الضوء التي تمر عبره. يرجع هذا التحول نحو اللون الأحمر إلى تقلص الأطوال التي خضعت لها الكائنات في التشرد. هذا الانكماش يؤثر حتى على الأطوال الموجية وبالتالي الضوء المرصود. مثل هذا التحول نحو اللون الأحمر لحقل الثقالة في الثقب الأسود لم يلاحظ من قبل. هذا هو الحال الآن ، وقد تطابق الملاحظة إلى النظرية بأكبر قدر من الدقة.
هذه التجربة تعزز نظرية النسبية العامة. من الواضح أن هذه أخبار جيدة لأن أحد الأركان الأساسية للفيزياء الحديثة يبدو أكثر صلابة. لكن بالنسبة لبعض الفيزيائيين النظريين ، فهو أيضًا خيبة أمل صغيرة لأن عيب صغير جدًا في نظرية النسبية العامة يمكن أن يمهد الطريق لفيزياء جديدة ونماذج جديدة. ولكن ليس اليوم أن نينشتاين سيتم مناقشة النسبية.
كما قام كونسورتيوم Gravity بقياس مسار النجم S2 ، وهي ملاحظات لم يتم نشرها بعد. ينبغي أن تجعل من الممكن معرفة توزيع الكتلة بالقرب من الثقب الأسود بشكل أفضل. قد يكون فرصة لفهم أفضل قليلا ما يحدث في هذه البيئة القاسية. وستكون أيضًا فرصة لمقارنة هذه النتائج مع تلك الخاصة بمشروع آخر أجرى أيضًا ملاحظات على البيئة المباشرة للثقب الأسود المركزي لمجرة درب التبانة. مع قليل من الحظ ، سيكشف القوس * عن بعض أسراره قبل نهاية العام.
ستسافر عشرات الثقوب السوداء الهائلة في درب التبانة
– أخبار 8 مايو 2018 –
كانت الثقوب السوداء الفائقة الكتلة موضوعًا لدراسة رائعة ومخيفة. ترتبط هذه الثقوب السوداء تقليديا بمركز المجرات. نحن لسنا متأكدين بعد من الطريقة التي يتم إنشاؤها بها. هل ولدوا في شباب الكون أم أنهم تكوَّنوا ببطء عن طريق إفساد النجوم الواحد تلو الآخر؟ يقع القوس أ * على بعد أكثر من 25 ألف سنة ضوئية عن الأرض ، لكننا أدركنا في السنوات الأخيرة أنه ربما تكون هناك ثقوب سوداء هائلة هائلة الترحال. الدليل الأول جاء من تلسكوب شاندرا الفضائي. الثقوب السوداء الهائلة تبدو وكأنها اندماج بين المجرات. لكن هذا لا يؤدي دائمًا إلى ثقوب سوداء تندمج ، خصوصًا إذا كان هناك فرق كبير في الحجم بينهما. على الأقل يمكن أن تدور حول الكتلة الأكثر ضخمة.
تشير دراسة جديدة نُشرت الشهر الماضي في مجلة أستروفيزيكال جورنال ليترز إلى أن هذا النوع من الثقوب السوداء سيكون في الواقع شائعًا جدًا ، حتى داخل درب التبانة. تعتمد الدراسة على محاكاة يتم إجراؤها باستخدام جهاز كمبيوتر فائق. من خلال إعادة إنتاج المجرات بكتلة قريبة من مجرة درب التبانة ، تظهر الحسابات على متوسط عشرات الثقوب السوداء الفائقة لكل من هذه المجرات ، بغض النظر عن تاريخ الاندماج في المجرة المضيفة. سيحتوي القوس * على 12 من أبناء العم الذين يسافرون في درب التبانة. لكن يبدو أن نظامنا الشمسي ليس في خطر لأن مؤلفي الدراسة يقدرون أن مثل هذه الثقوب السوداء يجب أن تقترب من نظامنا الشمسي في المتوسط كل 100 مليار سنة ، أي ما يقرب من عشرة أضعاف عمر الكون. إذا كان لدى درب التبانة الكثير من الثقوب السوداء الهائلة ، فلماذا لم يروها؟ يعتقد فريق الدراسة أن هذا النوع من الثقب الأسود سيكون بعيدًا تمامًا عن مركز المجرة. قد لا تحيط نفسها بسحابة من الغاز وستبقى سوداء بالكامل.
لمعرفة ما إذا كانت المحاكاة واقعية ، سيكون علينا عمل ملاحظات في مجرتنا أو في مجرة أخرى. هذه الأجسام التي تتكون من عدة مئات الآلاف من الكتل الشمسية يجب أن تترك بعض الآثار التي ستكتشف في نهاية المطاف. قد تكون هذه فرصة لدراسة الماضي من مجرتنا وفهم الأحداث التي سمحت بإنشائها. ولكن في هذه الأثناء يجب أن نحاول بالفعل أن نفهم قليلا القوس * أفضل لأنه حتى إذا لم نتمكن من رؤية هذا الثقب الأسود الهائل ، على الأقل نعرف أين ننظر.
الصورة من NASA / JPL-Caltech [Public domain]، via Wikimedia Commons
مصادر
